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[摘要]：现有海上石油平台基本上以使用燃料作为发电及动力来源，短期内无法摆脱对燃油的依赖性。在这种情况下，开发和利用新型的能源不仅能减少对燃油的需求，有效减少作业成本，更是未来能源产业的发展方向。
随着能源需求增长与常规燃料资源渐趋枯竭的矛盾日益突出，洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视。风力发电是新能源中最具有经济发展前景的发电形式之一。在海上有着丰富的风力资源，无论是固定式或是移动式平台，对于利用海上风力资源的研究一直在进行，也是未来有效的达到“节能降耗”目的的可行性方案之一。
[关键词]：海上石油平台 发电 风力资源 节能降耗
中图分类号：F062.1 文献标识码：F 文章编号：1009-914X(2012)26- 0386 -01
一、现有海上平台风力辅助发电应用实例及稳定性研究
1、概况
“渤海海上风力发电示范工程”于2007年初经中国海洋石油总公司批准正式立项，建设国内第一台海上风力发电机组，容量为1.5MW，安装在绥中36-1闲置单点导管架上，并入渤海绥中油田绥中36-1CEP平台孤立电网。该平台现有4台燃气透平发电机组，容量为3X10.69MW+1Xl0MW，夏季实际负荷16.5MW，冬季实际负荷21.0MW。由于风能具有间歇性和随机性的特点，风电并网后会对电力系统的安全稳定运行带来一定影响。为了实现绥中36-1CEP平台孤立电网与风力发电机组互补发电，并且保证该电网的平稳运行，对海上平台孤立小电网的稳定性进行研究成为亟待解决的问题。
2、风燃互补孤立小电网稳定性研究
在风燃互补孤立小电网中，电网的稳定性主要有频率稳定和电压稳定。
2.1海上石油平台孤立小电网频率稳定的要求
海上石油平台电网允许的正常频率波动范围为±0.25Hz，频率偏差报警为±0.5Hz，严重故障状态为±5.0Hz。风力发电机组对平台电网频率的影响应控制在允许的正常波动范围内。
2.2海上石油平台风燃互补孤立小电网频率稳定的分析计算
在风力发电机组与透平发电机组组成的风燃互补孤立小电网中，风力发电机组的输出功率随风力变化而波动。当风力发电机组输出功率增大时，透平发电机组的输出功率将减小；当风力发电机组输出功率减小时，透平发电机组输出功率将增大，电网频率将随着透平发电机组输出有功功率的变化而波动。
当风力发电机组在额定输出有功功率跳闸退出电网时，对电网频率的影响最大，具体影响主要取决于风力发电机组容量、透平发电机组功频特性（转速下降）以及电网的负荷；当风力发电机组在额定风速启动并网时，对电网频率的影响较大，具体影响主要取决于风力发电机组加载率、透平发电机组功频特性（转速飞升）以及电网的负荷。
并网的透平发电机组额定容量与电网的负荷之间要求满足一定条件，主要是透平发电机组应当有备用功率，一般要求在1台透平发电机组跳闸甩负荷时，并网的其他机组能够自动加载，分配跳闸机组所甩负荷。
透平发电机组的输出功率取决于调速器控制的燃料量，每台机组调频能力由其调速器的反应速度即调差系数决定。
在特定的风燃互补孤立小电网中，采用电网负荷频率调节方程，可以汁算风力发电机组容量与电网总负荷之比和频率波动的关系。
2.3海上平台风燃互补孤立小电网频率稳定性分析
以“渤海海上风力发电示范工程”为例。风力发电机组的额定有功功率为1.5MW，平台电网夏季负荷为16.5MW，冬季负荷为21.0MW。并网的透平发电机组加载瞬时调速率一般为-5%，相应的功频静特性系数为-20。
风力发电机组的额定有功功率卸为1.5MW，夏季为16.5MW、冬季为21.OMW，风力发电机组满负荷跳闸时，引起的电网频率波动夏季为0.2275Hz、冬季为0.1775Hz，均在平台电网要求的正常波动范围之内。
2.4海上石油平台风燃互补电网电压稳定的分析
风燃互补孤立小电网电压稳定主要受网内并网机组的无功调节能力、无功补偿状况、风电机组接人点短路容量比等因素的影响，短路容量比一般要求在10%左右。
风力发电机组为定功率因数运行，功率因数大于等于0.98，其输出的无功功率不能根据电网需要单独进行调节。平台电网的无功功率的调节和平衡以及雏持电压水平的任务，仍然是由透平发电机组来完成。
2.5稳定性研究小结
在风力发电机组并入一固定海上孤立小电网时，首先是要考虑海上平台电网允许的最大频率范围，然后根据电网调节方程，即可得出并入电网而不致引起电网波动超出允许范围的风力发电机组的最大容量值。因此，在海上平台风燃互补孤立小电网中，在满足风力发电机组引起平台电网最大频率波动范围为±0.25Hz的条件下，额定有功功率为1.5MW的风力发电机组，可并入最低总有功功率为15MW的电网。
2.6稳定性研究结论在渤海海上示范项目（绥中36-1油田）中的应用
绥中36-1油田A、B、D三台透平发电机组并列运行（透平C停机备用），有功在无差调节模式，AVR在并列方式，总负荷为17550kW．平台各系统生产正常进行，风电机组启停期间暂停大容量电气设备启停操作。按单台透平发电机组故障停机甩负荷，2台透平发电机组共有剩余功率9000kW。
二、移动式海上石油平台风力辅助发电应用方案设想
现有海上移动式石油平台需要更灵活的风力辅助发电方案，发电设备需要满足移动方便、不受水深和移动距离限制，能经受住海上各种恶劣天气及波浪造成的冲击，并具有良好的使用经济性等特点。
1.海上组合式漂浮风力发电平台方案及其特点
针对对海上风电机组基础造价高、施工复杂的难题，国内已经有了海上组合式漂浮风力发电专用技术的应用实例。平台漂浮于离岸海平面上工作，绿色环保、节省空间、降低发电设备安装及维护成本、利用率高，不需要在海底打地基，也不需要进行水下作业（特别是深海），平台属组合式，建造简单，易于组装，组装时可以在简易“港口” 将平台组装，大大减少了施工难度。同时，有良好的移动性，可随平台拖航移位，尤其在深海区域，可以有效的节省燃油运输成本，有较高的经济性。
2.安装船用风力发电机组
船用风力发电机组相比漂浮式的风力发电平台，具有投资灵活，安装方便等特点，虽然发电量相对较小，但该方案更灵活，适用性更广泛。现市场上均有各种型号的风力发电机组，平台可根据自己的安装位置和实际需要进行安装。风力发电机组在船舶上已经有广泛的应用。
三、结语
通过对该课题的研究，得出了海上平台风燃互补发电孤立小电网稳定运行的条件，即风力发电机组的容量与平台电网总容量的比值小于10%。该研究结果应用于渤海风力发电示范项目，保证了示范工程的顺利进行，实现了国内第一台海上风力发电机组与生产平台并网发电的稳定运行。
风能是无污染、可再生、零成本的清洁能源之一，我国幅员辽阔，风能资源丰富，发展风力发电前途广阔，前景光明。渤海风力发电示范项目的成功投产．为以后风力发電机组与海上平台孤立小电网的并网运行提供了技术支持：而且该研究方法同样适用于与其他孤立电网的并网运行，为风力发电机组与其他电网的并网运行提供了技术参考。
目前，海上平台风力辅助发电技术正在不断的研究和完善，随着技术的发展，海上石油平台风力辅助发电方案也会更加成熟。
参考文献：
【1】《海洋石油工程设计指南》缟委会．海洋石油工程设计指南：第三册【M]．北京：石油工业出版社，2007：12．
【2】《电力系统调频与自动发电控制》编委会，电力系统调频与自动发电控制【M]．北京：中国电力出版社，2006：45．
【3】尹克宁．电力工程[M]．北京：水利电力出版社，1987：67-72.
【4】苏绍禹．风力发电机设计与运行维护[M]．北京：中国电力出版社，2003：5．
随着能源需求增长与常规燃料资源渐趋枯竭的矛盾日益突出，洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视。风力发电是新能源中最具有经济发展前景的发电形式之一。在海上有着丰富的风力资源，无论是固定式或是移动式平台，对于利用海上风力资源的研究一直在进行，也是未来有效的达到“节能降耗”目的的可行性方案之一。
[关键词]：海上石油平台 发电 风力资源 节能降耗
中图分类号：F062.1 文献标识码：F 文章编号：1009-914X(2012)26- 0386 -01
一、现有海上平台风力辅助发电应用实例及稳定性研究
1、概况
“渤海海上风力发电示范工程”于2007年初经中国海洋石油总公司批准正式立项，建设国内第一台海上风力发电机组，容量为1.5MW，安装在绥中36-1闲置单点导管架上，并入渤海绥中油田绥中36-1CEP平台孤立电网。该平台现有4台燃气透平发电机组，容量为3X10.69MW+1Xl0MW，夏季实际负荷16.5MW，冬季实际负荷21.0MW。由于风能具有间歇性和随机性的特点，风电并网后会对电力系统的安全稳定运行带来一定影响。为了实现绥中36-1CEP平台孤立电网与风力发电机组互补发电，并且保证该电网的平稳运行，对海上平台孤立小电网的稳定性进行研究成为亟待解决的问题。
2、风燃互补孤立小电网稳定性研究
在风燃互补孤立小电网中，电网的稳定性主要有频率稳定和电压稳定。
2.1海上石油平台孤立小电网频率稳定的要求
海上石油平台电网允许的正常频率波动范围为±0.25Hz，频率偏差报警为±0.5Hz，严重故障状态为±5.0Hz。风力发电机组对平台电网频率的影响应控制在允许的正常波动范围内。
2.2海上石油平台风燃互补孤立小电网频率稳定的分析计算
在风力发电机组与透平发电机组组成的风燃互补孤立小电网中，风力发电机组的输出功率随风力变化而波动。当风力发电机组输出功率增大时，透平发电机组的输出功率将减小；当风力发电机组输出功率减小时，透平发电机组输出功率将增大，电网频率将随着透平发电机组输出有功功率的变化而波动。
当风力发电机组在额定输出有功功率跳闸退出电网时，对电网频率的影响最大，具体影响主要取决于风力发电机组容量、透平发电机组功频特性（转速下降）以及电网的负荷；当风力发电机组在额定风速启动并网时，对电网频率的影响较大，具体影响主要取决于风力发电机组加载率、透平发电机组功频特性（转速飞升）以及电网的负荷。
并网的透平发电机组额定容量与电网的负荷之间要求满足一定条件，主要是透平发电机组应当有备用功率，一般要求在1台透平发电机组跳闸甩负荷时，并网的其他机组能够自动加载，分配跳闸机组所甩负荷。
透平发电机组的输出功率取决于调速器控制的燃料量，每台机组调频能力由其调速器的反应速度即调差系数决定。
在特定的风燃互补孤立小电网中，采用电网负荷频率调节方程，可以汁算风力发电机组容量与电网总负荷之比和频率波动的关系。
2.3海上平台风燃互补孤立小电网频率稳定性分析
以“渤海海上风力发电示范工程”为例。风力发电机组的额定有功功率为1.5MW，平台电网夏季负荷为16.5MW，冬季负荷为21.0MW。并网的透平发电机组加载瞬时调速率一般为-5%，相应的功频静特性系数为-20。
风力发电机组的额定有功功率卸为1.5MW，夏季为16.5MW、冬季为21.OMW，风力发电机组满负荷跳闸时，引起的电网频率波动夏季为0.2275Hz、冬季为0.1775Hz，均在平台电网要求的正常波动范围之内。
2.4海上石油平台风燃互补电网电压稳定的分析
风燃互补孤立小电网电压稳定主要受网内并网机组的无功调节能力、无功补偿状况、风电机组接人点短路容量比等因素的影响，短路容量比一般要求在10%左右。
风力发电机组为定功率因数运行，功率因数大于等于0.98，其输出的无功功率不能根据电网需要单独进行调节。平台电网的无功功率的调节和平衡以及雏持电压水平的任务，仍然是由透平发电机组来完成。
2.5稳定性研究小结
在风力发电机组并入一固定海上孤立小电网时，首先是要考虑海上平台电网允许的最大频率范围，然后根据电网调节方程，即可得出并入电网而不致引起电网波动超出允许范围的风力发电机组的最大容量值。因此，在海上平台风燃互补孤立小电网中，在满足风力发电机组引起平台电网最大频率波动范围为±0.25Hz的条件下，额定有功功率为1.5MW的风力发电机组，可并入最低总有功功率为15MW的电网。
2.6稳定性研究结论在渤海海上示范项目（绥中36-1油田）中的应用
绥中36-1油田A、B、D三台透平发电机组并列运行（透平C停机备用），有功在无差调节模式，AVR在并列方式，总负荷为17550kW．平台各系统生产正常进行，风电机组启停期间暂停大容量电气设备启停操作。按单台透平发电机组故障停机甩负荷，2台透平发电机组共有剩余功率9000kW。
二、移动式海上石油平台风力辅助发电应用方案设想
现有海上移动式石油平台需要更灵活的风力辅助发电方案，发电设备需要满足移动方便、不受水深和移动距离限制，能经受住海上各种恶劣天气及波浪造成的冲击，并具有良好的使用经济性等特点。
1.海上组合式漂浮风力发电平台方案及其特点
针对对海上风电机组基础造价高、施工复杂的难题，国内已经有了海上组合式漂浮风力发电专用技术的应用实例。平台漂浮于离岸海平面上工作，绿色环保、节省空间、降低发电设备安装及维护成本、利用率高，不需要在海底打地基，也不需要进行水下作业（特别是深海），平台属组合式，建造简单，易于组装，组装时可以在简易“港口” 将平台组装，大大减少了施工难度。同时，有良好的移动性，可随平台拖航移位，尤其在深海区域，可以有效的节省燃油运输成本，有较高的经济性。
2.安装船用风力发电机组
船用风力发电机组相比漂浮式的风力发电平台，具有投资灵活，安装方便等特点，虽然发电量相对较小，但该方案更灵活，适用性更广泛。现市场上均有各种型号的风力发电机组，平台可根据自己的安装位置和实际需要进行安装。风力发电机组在船舶上已经有广泛的应用。
三、结语
通过对该课题的研究，得出了海上平台风燃互补发电孤立小电网稳定运行的条件，即风力发电机组的容量与平台电网总容量的比值小于10%。该研究结果应用于渤海风力发电示范项目，保证了示范工程的顺利进行，实现了国内第一台海上风力发电机组与生产平台并网发电的稳定运行。
风能是无污染、可再生、零成本的清洁能源之一，我国幅员辽阔，风能资源丰富，发展风力发电前途广阔，前景光明。渤海风力发电示范项目的成功投产．为以后风力发電机组与海上平台孤立小电网的并网运行提供了技术支持：而且该研究方法同样适用于与其他孤立电网的并网运行，为风力发电机组与其他电网的并网运行提供了技术参考。
目前，海上平台风力辅助发电技术正在不断的研究和完善，随着技术的发展，海上石油平台风力辅助发电方案也会更加成熟。
参考文献：
【1】《海洋石油工程设计指南》缟委会．海洋石油工程设计指南：第三册【M]．北京：石油工业出版社，2007：12．
【2】《电力系统调频与自动发电控制》编委会，电力系统调频与自动发电控制【M]．北京：中国电力出版社，2006：45．
【3】尹克宁．电力工程[M]．北京：水利电力出版社，1987：67-72.
【4】苏绍禹．风力发电机设计与运行维护[M]．北京：中国电力出版社，2003：5．